src/FDM/JSBSim/FGCoefficient.cpp

   1 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
   2
   3  Module:       FGCoefficient.cpp
   4  Author:       Jon S. Berndt
   5  Date started: 12/28/98
   6  Purpose:      Encapsulates the stability derivative class FGCoefficient;
   7  Called by:    FGAircraft
   8
   9  ------------- Copyright (C) 1999  Jon S. Berndt (jsb@hal-pc.org) -------------
  10
  11  This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under
  12  the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
  13  Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later
  14  version.
  15
  16  This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS
  18  FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more
  19  details.
  20
  21  You should have received a copy of the GNU General Public License along with
  22  this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
  23  Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  24
  25  Further information about the GNU General Public License can also be found on
  26  the world wide web at http://www.gnu.org.
  27
  28 FUNCTIONAL DESCRIPTION
  29 --------------------------------------------------------------------------------
  30 This class models the stability derivative coefficient lookup tables or
  31 equations. Note that the coefficients need not be calculated each delta-t.
  32
  33 Note that the values in a row which index into the table must be the same value
  34 for each column of data, so the first column of numbers for each altitude are
  35 seen to be equal, and there are the same number of values for each altitude.
  36
  37 See the header file FGCoefficient.h for the values of the identifiers.
  38
  39 HISTORY
  40 --------------------------------------------------------------------------------
  41 12/28/98   JSB   Created
  42
  43 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  44 INCLUDES
  45 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  46
  47 #include "FGCoefficient.h"
  48 #include "FGState.h"
  49 #include "FGFDMExec.h"
  50 #include "FGPropertyManager.h"
  51
  52 #ifndef FGFS
  53 #  if defined(sgi) && !defined(__GNUC__)
  54 #    include <iomanip.h>
  55 #  else
  56 #    include <iomanip>
  57 #  endif
  58 #else
  59 #  include STL_IOMANIP
  60 #endif
  61
  62 static const char *IdSrc = "$Id$";
  63 static const char *IdHdr = ID_COEFFICIENT;
  64
  65 /*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  66 CLASS IMPLEMENTATION
  67 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*/
  68
  69 FGCoefficient::FGCoefficient( FGFDMExec* fdex )
  70 {
  71
  72   FDMExec = fdex;
  73   State   = FDMExec->GetState();
  74   Table   = 0;
  75
  76   PropertyManager = FDMExec->GetPropertyManager();
  77
  78   bias=0;
  79   gain=1;
  80
  81   LookupR = LookupC = 0;
  82
  83   totalValue = 0;
  84
  85   if (debug_lvl & 2) cout << "Instantiated: FGCoefficient" << endl;
  86 }
  87
  88 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  89
  90 FGCoefficient::~FGCoefficient()
  91 {
  92   if (Table) delete Table;
  93   if (debug_lvl & 2) cout << "Destroyed:    FGCoefficient" << endl;
  94 }
  95
  96 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  97
  98 bool FGCoefficient::Load(FGConfigFile *AC_cfg)
  99 {
 100   int start, end, n;
 101   string mult,prop;
 102
 103   if (AC_cfg) {
 104     name = AC_cfg->GetValue("NAME");
 105     method = AC_cfg->GetValue("TYPE");
 106     AC_cfg->GetNextConfigLine();
 107     *AC_cfg >> description;
 108
 109     if      (method == "EQUATION") type = EQUATION;
 110     else if (method == "TABLE")    type = TABLE;
 111     else if (method == "VECTOR")   type = VECTOR;
 112     else if (method == "VALUE")    type = VALUE;
 113     else                           type = UNKNOWN;
 114
 115     if (type == VECTOR || type == TABLE) {
 116       *AC_cfg >> rows;
 117       if (type == TABLE) {
 118         *AC_cfg >> columns;
 119         Table = new FGTable(rows, columns);
 120       } else {
 121         Table = new FGTable(rows);
 122       }
 123
 124       *AC_cfg >> multparmsRow;
 125       prop = State->GetPropertyName( State->GetParameterIndex(multparmsRow) );
 126       LookupR = PropertyManager->GetNode( prop );
 127     }
 128
 129     if (type == TABLE) {
 130       *AC_cfg >> multparmsCol;
 131       prop = State->GetPropertyName( State->GetParameterIndex(multparmsCol) );
 132
 133       LookupC = PropertyManager->GetNode( prop );
 134     }
 135
 136     // Here, read in the line of the form (e.g.) FG_MACH|FG_QBAR|FG_ALPHA
 137     // where each non-dimensionalizing parameter for this coefficient is
 138     // separated by a | character
 139
 140     *AC_cfg >> multparms;
 141
 142     end   = multparms.length();
 143     n     = multparms.find("|");
 144     start = 0;
 145
 146     if (multparms != string("FG_NONE")) {
 147       while (n < end && n >= 0) {
 148         n -= start;
 149         mult = multparms.substr(start,n);
 150         prop= State->GetPropertyName( State->GetParameterIndex(mult) );
 151         multipliers.push_back( PropertyManager->GetNode(prop) );
 152         start += n+1;
 153         n = multparms.find("|",start);
 154       }
 155       prop=State->GetPropertyName(
 156             State->GetParameterIndex( multparms.substr(start,n) ) );
 157       mult = multparms.substr(start,n);
 158       multipliers.push_back( PropertyManager->GetNode(prop) );
 159       // End of non-dimensionalizing parameter read-in
 160     }
 161
 162     if (type == VALUE) {
 163       *AC_cfg >> StaticValue;
 164     } else if (type == VECTOR || type == TABLE) {
 165       *Table << *AC_cfg;
 166     } else {
 167       cerr << "Unimplemented coefficient type: " << type << endl;
 168     }
 169
 170     AC_cfg->GetNextConfigLine();
 171     FGCoefficient::Debug(2);
 172
 173     return true;
 174   } else {
 175     return false;
 176   }
 177 }
 178
 179
 180
 181 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 182
 183 double FGCoefficient::Value(double rVal, double cVal)
 184 {
 185   double Value;
 186   unsigned int midx;
 187
 188   SD = Value = gain*Table->GetValue(rVal, cVal) + bias;
 189
 190
 191   for (midx=0; midx < multipliers.size(); midx++) {
 192       Value *= multipliers[midx]->getDoubleValue();
 193   }
 194   return Value;
 195 }
 196
 197 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 198
 199 double FGCoefficient::Value(double Val)
 200 {
 201   double Value;
 202
 203   SD = Value = gain*Table->GetValue(Val) + bias;
 204
 205   for (unsigned int midx=0; midx < multipliers.size(); midx++)
 206       Value *= multipliers[midx]->getDoubleValue();
 207
 208   return Value;
 209 }
 210
 211 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 212
 213 double FGCoefficient::Value(void)
 214 {
 215         double Value;
 216
 217   SD = Value = gain*StaticValue + bias;
 218
 219   for (unsigned int midx=0; midx < multipliers.size(); midx++)
 220     Value *= multipliers[midx]->getDoubleValue();
 221
 222   return Value;
 223 }
 224
 225 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 226
 227 double FGCoefficient::TotalValue(void)
 228 {
 229   switch(type) {
 230   case 0:
 231     totalValue=-1;
 232     return totalValue;
 233   case 1:
 234     totalValue=Value();
 235     return totalValue;
 236   case 2:
 237     totalValue=Value( LookupR->getDoubleValue() );
 238     return totalValue;
 239   case 3:
 240     totalValue=Value( LookupR->getDoubleValue(),
 241                         LookupC->getDoubleValue() );
 242     return totalValue;
 243   case 4:
 244     totalValue=0.0;
 245     return totalValue;
 246   }
 247   return totalValue;
 248 }
 249
 250 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 251
 252 void FGCoefficient::DumpSD(void)
 253 {
 254   cout << "   " << name << ": " << SD << endl;
 255 }
 256
 257 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 258
 259 void FGCoefficient::DisplayCoeffFactors(void)
 260 {
 261   unsigned int i;
 262
 263   cout << "   Non-Dimensionalized by: ";
 264
 265   if (multipliers.size() == 0) {
 266     cout << "none" << endl;
 267   } else {
 268     for (i=0; i<multipliers.size(); i++)
 269       cout << multipliers[i]->getName() << "  ";
 270   }
 271   cout << endl;
 272 }
 273
 274 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 275
 276 string FGCoefficient::GetCoefficientValues(void)
 277 {
 278   char buffer[10];
 279   string value;
 280
 281   sprintf(buffer,"%9.6f",SD);
 282   value = string(buffer);
 283   return value;
 284 }
 285
 286 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 287
 288 void FGCoefficient::bind(FGPropertyManager *node) {
 289   string mult;
 290   unsigned i;
 291
 292   FGCoefficient::node=node;
 293
 294   node->SetString("description",description);
 295   if(LookupR) node->SetString("row-parm",LookupR->getName() );
 296   if(LookupC) node->SetString("column-parm",LookupC->getName() );
 297
 298   mult="";
 299   for (i=0; i<multipliers.size(); i++) {
 300       mult += multipliers[i]->getName();
 301       if( i < multipliers.size()-1 ) mult += "|";
 302   }
 303   node->SetString("multipliers",mult);
 304
 305   node->Tie("SD-norm",this,&FGCoefficient::GetSD );
 306   node->Tie("value-lbs",this,&FGCoefficient::GetValue );
 307
 308   node->Tie("bias", this, &FGCoefficient::getBias,
 309                           &FGCoefficient::setBias );
 310
 311   node->Tie("gain", this, &FGCoefficient::getGain,
 312                           &FGCoefficient::setGain );
 313
 314 }
 315
 316 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 317
 318 void FGCoefficient::unbind(void) {
 319   node->Untie("SD-norm");
 320   node->Untie("value-lbs");
 321   node->Untie("bias");
 322   node->Untie("gain");
 323 }
 324 //%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 325 //    The bitmasked value choices are as follows:
 326 //    unset: In this case (the default) JSBSim would only print
 327 //       out the normally expected messages, essentially echoing
 328 //       the config files as they are read. If the environment
 329 //       variable is not set, debug_lvl is set to 1 internally
 330 //    0: This requests JSBSim not to output any messages
 331 //       whatsoever.
 332 //    1: This value explicity requests the normal JSBSim
 333 //       startup messages
 334 //    2: This value asks for a message to be printed out when
 335 //       a class is instantiated
 336 //    4: When this value is set, a message is displayed when a
 337 //       FGModel object executes its Run() method
 338 //    8: When this value is set, various runtime state variables
 339 //       are printed out periodically
 340 //    16: When set various parameters are sanity checked and
 341 //       a message is printed out when they go out of bounds
 342
 343 void FGCoefficient::Debug(int from)
 344 {
 345   if (debug_lvl <= 0) return;
 346
 347   if (debug_lvl & 1) { // Standard console startup message output
 348
 349     if (from == 2) { // Loading
 350       cout << "\n   " << highint << underon << name << underoff << normint << endl;
 351       cout << "   " << description << endl;
 352       cout << "   " << method << endl;
 353
 354       if (type == VECTOR || type == TABLE) {
 355         cout << "   Rows: " << rows << " ";
 356         if (type == TABLE) {
 357           cout << "Cols: " << columns;
 358         }
 359         cout << endl << "   Row indexing parameter: " << LookupR->getName() << endl;
 360       }
 361
 362       if (type == TABLE) {
 363         cout << "   Column indexing parameter: " << LookupC->getName() << endl;
 364       }
 365
 366       if (type == VALUE) {
 367         cout << "      Value = " << StaticValue << endl;
 368       } else if (type == VECTOR || type == TABLE) {
 369         Table->Print();
 370       }
 371
 372       DisplayCoeffFactors();
 373     }
 374   }
 375   if (debug_lvl & 2 ) { // Instantiation/Destruction notification
 376     if (from == 0) cout << "Instantiated: FGCoefficient" << endl;
 377     if (from == 1) cout << "Destroyed:    FGCoefficient" << endl;
 378   }
 379   if (debug_lvl & 4 ) { // Run() method entry print for FGModel-derived objects
 380   }
 381   if (debug_lvl & 8 ) { // Runtime state variables
 382   }
 383   if (debug_lvl & 16) { // Sanity checking
 384   }
 385   if (debug_lvl & 64) {
 386     if (from == 0) { // Constructor
 387       cout << IdSrc << endl;
 388       cout << IdHdr << endl;
 389     }
 390   }
 391 }
 392